Đồ án tốt nghiệp Chuyên đề : Chương trình
DSM
Sinh viên : Phạm Văn Lưu HTĐ3 – K47
- 125 -
DSM tại các nước trên thế giới đã đưa ra những kết luận là DSM có thể giảm
≥ 10% nhu cầu dùng điện với mức chi phí vào khoảng 0,3 – 0,5 chi phí cần
thiết xây dựng nguồn và lưới để đáp ứng nhu cầu điện năng tương ứng.
DSM được xây dựng trên cơ sở hai chiến lược chủ yếu:
- Nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng của các hộ tiêu thụ
.
- Điều khiển nhu cầu dùng điện cho phù hợp với khả năng cung cấp
một cách kinh tế nhất.
1.2.2.NÂNG CAO HIỆU SUẤT CỦA CÁC HỘ SỬ DỤNG ĐIỆN
Chiến lược nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng của các hộ tiêu thụ
điện nhằm làm giảm nhu cầu tiêu thụ điện một cách hợp lý. Nhờ đó có thể
giảm vốn đầu tư phát triển nguồn lưới đồng thới khách hàng sẽ phải trả ít tiền
điện hơn. Ngành điện có điều kiện nâng cấp thiết bị, chủ độ
ng trong việc đáp
ứng nhu cầu phụ tải điện, giảm thiểu tổn thất và nâng cao chất lượng điện
năng. Chiến lược này bao gồm những nội dung sau:
- Sử dụng các thiết bị điện có hiệu suất cao.
- Giảm thiểu tối đa việc tiêu phí năng lượng một cách vô ích.
1.2.2.1.Sử dụng các thiết bị điện có hiệu suất cao.
Nhờ có ti
ến bộ của khoa học và công nghệ, ngày nay người ta có thể
chế tạo được những thiết bị dùng điện với hiệu suất cao, tuổi thọ lớn và giá
thành gia tăng không đáng kể. Vì vậy lượng điện năng lớn sẽ được tiết kiệm
trong một loạt các lĩnh vực sản xuất và đời sống như:
- sử dụng thiết bị chiếu sáng hiệ
u suất cao.
- Sử dụng các động cơ điện hay thiết bị dùng động cơ điện có hiệu suất
cao.
- Sử dụng các thiết bị điện tử đã được sản xuất theo các tiêu chuẩn hiệu
năng cao thay thế các thiết bị điện cơ.
Bảng1.1 trình bày các số liệu liên quan đến mức tiêu thụ điện của một
vài loại thiế
t bị điện có tính năng giống nhau sử dụng tại Mỹ vào những năm
1986 – 1990.
Bảng 1.1: Điện năng tiêu thụ trung bình của một vài loại
Đồ án tốt nghiệp Chuyên đề : Chương trình
DSM
Sinh viên : Phạm Văn Lưu HTĐ3 – K47
- 126 -
thiết bị điện thông dụng ở Mỹ.
Tên thiết bị điện
Điện năng tiêu thụ trung
bình của loại tốt nhất sản
xuất năm 1986
(kWh/năm)
Điện năng tiêu thụ của loại
đã được cải tiến năm 1990
(kWh)
Tủ lạnh 750 300-500
Tủ đá 430 200-300
Điều hoà trung tâm 1800 1200-1500
Điều hoà không khí 500 300-400
Bình đun nước nóng 1600 100-1500
Lò điện 700 400-500
Máy sấy quần áo 800 250-500
Chiếu sáng 650 350-500
Cho tới thời điểm này các mức điện năng tiêu thụ hàng năm của các
thiết bị kể trên đã giảm thấp được (5-10)%. Nền kinh tế càng phát triển, đời
sống nhân dân càng được nâng cao, tốc độ gia tăng các thiết bị dùng điện
càng lớn, việc lựa chọn các thiết bị điện có hiệu suất tốt hơn sẽ đem lại hiệu
quả
rất tốt.
Có thể chia các thiết bị dùng điện làm 2 mảng: thiết bị điện dân dụng
và thiết bị điện công nghiệp.
Các thiết bị điện dân dụng được sử dụng phổ biến trong khu vực dân
cư, công sở, các toà nhà thương mại, các khu vực hành chính, đèn chiếu
sáng, quạt, máy thu thanh, máy thu hình, tủ lạnh, máy giặt, Trong đó có
những thiết bị được sử dụng th
ường xuyên và tiêu thụ một lượng điện năng
rất lớn. Do vậy chúng thường được đầu tư nghiên cứu để nâng cao hiệu suất
như các loại đèn chiếu sáng, TV, tủ lạnh, bình đun nước nóng, nồi cơm điện,
máy giặt. Nhật Bản là một trong những nước đã quan tâm rất sớm đến việc
nâng cao hiệu suất các thiết bị dùng điện (1974). Nhờ vậ
y hj thu được nhiều
Đồ án tốt nghiệp Chuyên đề : Chương trình
DSM
Sinh viên : Phạm Văn Lưu HTĐ3 – K47
- 127 -
kết quả đáng kể trong việc tiết kiệm điện năng và chiếm lĩnh thị trường tiêu
thụ. Chỉ lấy ví dụ, từ năm 1973 đến năm 1994, các nhà sản xuất đã nâng hiệu
suất của chiếc TV lên gần 2 lần, với tủ lạnh là 3 lần.
Trong các nước phát triển lượng điện năng dùng cho các hệ thống
chiếu sáng (gia đình, nhà làm việc, trung tâm dịch vụ th
ương mại, khách sạn
nhà hàng, ) thường chiếm tỷ trọng lớn trong tổng điện năng thương mại. Việc
sử dụng các thiết bị chiếu sáng được chế tạo theo công nghệ mới sẽ tiết kiệm
được nhiều điện năng với thời gian hoàn vốn ngắn. Hiện nay trên thế giới các
loại đèn sợi đốt có công suất lớn, toả nhiệt nhiều trong quá trình làm vi
ệc,
hiệu suất phát quang kém đã dần được loại bỏ và thay thế bởi các loại đèn
compact tiêu tốn ít điện năng hơn nhưng hiệu suất phát quang lại cao hơn.
Các loại đèn huỳnh quang 1,2m công suất 40W, chấn lưu sắt từ 12W đã được
thay thế bằng loại đèn huỳnh quang chất lượng 1,2m công suất 36W, chấn lưu
sắt từ 6W chất lượng cao hoặc đèn hu
ỳnh quang 1,2m công suất 32W,chấn
lưu điện tử 3W. Tất nhiên giá thành các loại đèn mới đắt hơn (1,3-2) lần, song
công suất mỗi bóng đèn giảm (10-17)W tương đương lượng điện năng tiêu
thụ giảm (19-33)%. Hệ thống chiếu sáng đường phố có thể sử dụng đèn
Sodium cao áp (HSP-High Pressure Sodium)-150W để thay thế đèn thuỷ
ngân cao
áp 250W và đèn sợi đốt hiện nay đang dùng phổ biến. Ngoài việc lắ
p đặt
thêm các thiết bị tự động tự động đóng cắt, khống chế cường độ sáng, chao
đèn cong thích hợp với từng khu vực, cùng việc nâng cao chất lượng thiết kế
và bảo dưỡng thường xuyên hệ thống chiếu sáng có thể gia tăng lượng điện
tiết kiệm hàng năm và giảm nhanh thời gian thu hôi vốn.
Theo thống kê, trên thế giới các động cơ điện là thiết b
ị tiêu thụ lớn
nhất trong tổng điện năng thương phẩm. Trong bảng 1.2 trình bày cơ cấu tiêu
thụ điện năng thuộc khu vực công nghiệp và dịch vụ ở Thụy Điển. Hiện nay ở
nước ta đang phát triển còn sử dụng phổ biến loại động cơ không đồng bộ
rôto lồng sóc. Đây là loại động cơ có kết cấu đơ
n giản rẻ tiền, chi phí bảo
quản thấp song hiệu suất thấp dẫn tới hiệu quả sử dụng điện năng thấp. Các
Đồ án tốt nghiệp Chuyên đề : Chương trình
DSM
Sinh viên : Phạm Văn Lưu HTĐ3 – K47
- 128 -
động cơ điện thế hệ mới EEMs nhờ những cải tiến như: tăng tiết diện lõi thép,
sử dụng các vật liệu có tổn hao sắt từ thấp, dùng dây quấn có điện trở bé, tiết
diện lớn, tối ưu hoá các khe hở không khí giữa rôto và stato đã nâng cao được
hiệu suất (3-8)%. Tuy nhiên giá thành của các loại động cơ này có cao hơn
(15-25)% song nhìn chung vẫn cho lợi nhuận cao hơn trong quá trình làm
việc.
Có thể lắp thêm cho EEMs thường xuyên làm việc ở chế độ tải luôn
thay đổi các bộ tự động điều chỉnh tốc độ của động cơ ASD sẽ tạo khả năng
tiết kiệm thêm được khoảng (20-30)% lượng điện năng tiêu thụ.
Bảng 1.2: Cơ cấu tiêu thụ điện năng trong các khu vực
công nghiệp và dịch vụ ở Thụ
y Điển
Sử dụng cuối cùng
Điện năng tiêu thụ
TWh/năm %
Đồ án tốt nghiệp Chuyên đề : Chương trình
DSM
Sinh viên : Phạm Văn Lưu HTĐ3 – K47
- 129 -
Khu vực công nghiệp
- Động cơ dẫn động
+Bơm và quạt
+Sử dụng các động cơ khác
+Ngiền và làm mịn
+Máy nén khí
+Phân xưởng lạnh
-Các công việc khác
+Điện phân
+Các quá trình liên quan
+Nấu chảy
+Thắp sáng
+Sưởi ấm
+Gia công phụ
+Gia nhiệt
Tổng cộng
28,5
13
7,9
9,5
1,5
0,6
19,2
3,8
3,6
3,4
2,6
2,3
2,1
1,4
47,7
60
27
17
12
3
1
40
8
8
7
5
5
4
3
Khu vực dịch vụ:
+Quạt, bơm,
+Chiếu sáng
+Chế biến thực phẩm và làm lạnh
+Thiết bị điện tử, văn phòng
+Các thứ khác
Tổng cộng
90
7,5
4,0
3,3
0,4
24,2
37
31
17
14
2
Trong khu vực công nghiệp các hệ thống khí nén cũng được quan tâm
cải tiến và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng (chọn máy nén khí thích
hợp, thiết kế hệ thống nén thật thích hợp, kích thước và cách bố trí hệ thống
ống dẫn khí, hạn chế rò rỉ để giảm nhu cầu khí nén, vận hành hiệu quả, giảm
áp suất đầu ra, giảm nhiệt độ và độ ẩm đầu vào, sử dụng máy nén khí nhi
ều
cấp, )
Đồ án tốt nghiệp Chuyên đề : Chương trình
DSM
Sinh viên : Phạm Văn Lưu HTĐ3 – K47
- 130 -
Để thực hiện nội dung sử dụng các thiết bị điện có hiệu quả cao cần
chú ý tới các công việc:
1. Luôn cập nhật các thông tin về các công nghệ chế tạo thiết bị điện.
2. Thành lập hệ thống kiểm định đánh giá chất lượng và hiệu suất của
các thiết bị điện được sản xuất hoặc nhập khẩu.
3. Thực hiệ
n chế độ dán nhãn (Labelling) cho các thiết bị điện có chất
lượng và hiệu quả sử dụng năng lượng cao.
4. Thông tin, tuyên truyền, đào tạo để giúp cho những người sử dụng
điện biết cách lựa chọn và sử dụng các thiết bị điện có hiệu suất cao.
5. Đưa ra những chỉ tiêu nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng của
từng loại thiết b
ị dùng điện cần phấn đấu đạt được trong kế hoạch thực hiện
DSM cho các nhà sản xuất. Ví dụ một số chỉ tiêu giảm lượng điện năng tiêu
thụ của các thiết bị dùng điện mà Nhật Bản đặt ra cho các nhà sản xuất cần
thực hiện trong giai đoạn 1992-1997: AC 6%, đèn ống 7%, TV(5-7)%, VTR
10% điện năng sử dụng trong thời gian chờ.
Tu
ỳ thuộc vào hoàn cảnh cụ thể, có thể thực hiện đồng thời hoặc từng
phần những công việc trên. Tuy nhiên, kết quả cuối cùng phụ thuộc rất nhiều
vào việc thực hiện đó.
1.2.2.2.Giảm thiểu sự tiêu phí năng lượng một cách vô ích.
Hiện nay do ý thức tiết kiệm năng lượng chưa thật đi sâu vào từng
thành viên cộng đồng. Mặt khác do hệ thống thông tin, tuyên truyề
n, giáo
dục, đào tạo, còn thiếu hoặc làm việc chưa thật hiệu quả nên không phải ai
cũng đều hiểu những kiến thức cần thiết về cac biện pháp tiết kiệm năng
lượng thông thường. Do vậy việc sử dụng năng lượng nói chung và điện năng
nói riêng kể cả ở những nước phát triển vẫn còn lãng phí nhiều. Mặc dù lượng
điện năng ti
ết kiệm bởi những thành viên là không lớn, song tổn thất điện
năng tiết kiệm được nếu toàn bộ cộng đồng thực hiện sẽ không phải là nhỏ.
Hơn thế nữa vốn đầu tư thực hiện giải pháp này không nhiều, nên hiệu quả
kinh tế của phương pháp này thường là rất cao không chỉ đối với các quốc gia
Đồ án tốt nghiệp Chuyên đề : Chương trình
DSM
Sinh viên : Phạm Văn Lưu HTĐ3 – K47
- 131 -
mà còn trực tiếp đền từng gia đình, từng doanh nghiệp, thể hiện qua số tiền
điện phải trả hàng tháng của họ. Một số biện pháp phổ biến bao gồm:
- Sử dụng các hệ thống tự động đóng cắt nguồn điện, điều chỉnh công
suất tiêu thụ cho phù hợp với yêu cầu sử dụng thiết bị.
- Cải tiến các lớ
p cách nhiệt, chống thất thoát nhiệt của các thiết bị giữ
nhiệt liên quan đến sử dụng điện năng.
- Thiết kế kiến trúc hợp lý các toà nhà theo hướng sử dụng hiệu quả
năng lượng để giảm thiểu sử dụng điện năng.
- Tối ưu hoá các quá trình vận hành thiết bị dùng điện trong công
nghiệp.
Các biện pháp cụ thể để tiết ki
ệm điện năng thuộc biện pháp này có thể
tạm chia làm bốn khu vực:
1. Khu vực nhà ở
2. Khu vực công cộng: các trung tâm thương mại, dịch vụ, văn phòng,
công sở, trường học, vui chơi giải trí, bệnh viện, khách sạn,
3. Khu vực công nghiệp.
4. Khu vực sản xuất, truyền tải và phân phối điện.
Sau đây sẽ đề cập tóm tắt các biện pháp có thể áp dụng cho từng khu
vự
c, riêng khu vực sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng sẽ được trình
bày trong các phần tiếp theo.
a. Khu vực nhà ở:
Trong các khu vực nhà ở thì điện năng được sử dụng chủ yếu cho các
thiết bị chiếu sáng và các thiết bị phục vụ sinh hoạt. Ngoài biện pháp lựa chọn
thiết bị có hiệu suất cao phù hợp với yêu cầu sử dụng, việc hạn chế
thời gian
làm việc vô ích của các thiết bị rất có ý nghĩa đến tổng điện năng tiết kiệm
được. Để thực hiện mục tiêu này có thể sử dụng các thiết bị phụ trợ như: Tự
động cắt điện ra khỏi nhà, tự động điều chỉnh độ sáng của đèn, tự động cắt
các bình đun nước nóng ra khỏi lưới khi không sử d
ụng trong một thời gian
hạn định nào đó, Lắp thêm các lớp vỏ bọc để hạn chế sự thất thoát nhiệt ở hệ
thống đun nước nóng. Sử dụng các mẫu thiết kế nhà ở thông thoáng, tận dụng
Đồ án tốt nghiệp Chuyên đề : Chương trình
DSM
Sinh viên : Phạm Văn Lưu HTĐ3 – K47
- 132 -
ánh sáng tự nhiên nhằm hạn chế thời gian làm việc của các đèn chiếu sáng,
tận dụng ánh sáng tự nhiên nhằm hạn chế thời gian làm việc của các đèn
chiếu sáng và quạt điện. Mặt khác, các lớp tường bao bọc và các cửa ra vào,
cửa sổ phải đầy đủ, kín để giảm bớt thời gian và công suất làm việc của các
AC. Việc lựa chọn nhiệt độ đặt thích hợp vào mùa hè, mùa đông cho các AC
cũng có thể giảm được điện năng tiêu thụ trên thiết bị này. Ngoài ra việc hạn
chế số lần đóng mở các tủ lạnh, tủ đá, số lần làm việc của máy giặt, bàn là,
bếp điên, cắt bỏ thời gian chờ của TV, VTR cũng giúp giảm bớt lượng điện
năng tiêu thụ.
b. Khu vực công cộng.
Trong khu vực này việc quan tâm đến khâu thiết kế
công trìng kể hạn
chế tiêu tốn năng lượng trong các khâu chiếu sáng, làm mát, sưởi ấm có thể
cho những kết quả đáng kể. Các điều luật về thiết kế xây dựng, môi trường và
công tác thẩm định hiệu quả sử dụng năng lượng khi cấp phép xây dựng giúp
nhiều cho mục tiêu tiết kiệm năng lượng. Những quy định cụ thể, rõ ràng về
việc sử dụng các thiế
t bị đặc biệt là thiết bị chiếu sáng, máy văn phòng, làm
mát và sưởi ấm, hỗ trợ nhiều cho công tác an toàn và tiết kiệm điện. Việc
trang bị thêm các thiết bị tự động đóng cắt, tự động khống chế (ánh sáng,
nhiệt độ, ) là cần thiết. Thay thế các AC đặt tại nhiều điểm bằng các hệ thống
điều hoà trung tâm cho phép tiêu thụ điện năng ít hơn và dễ
điều chỉnh nhiệt
độ thích hợp với các nhu cầu sử dụng khác nhau. Cần
cân nhắc trong việc thay thế cách đun nước, sưởi ấm bằng điện sang dùng gas
hoá lỏng sẽ cho những chỉ tiêu kinh tế tốt hơn. Ngoài ra cần lưu tâm đến việc
tận dụng những nguồn nhiệt thừa vào mục đích gia nhiệt.
c. Khu vực công nghiệp.
Các biện pháp làm giảm sự tiêu phí năng lượ
ng trong khu vực này khá
đan dạng và thường cho hiệu quả cao với chi phí thấp.
- Thiết kế và xây dựng các nhà xưởng hợp lý.
- Hợp lý hoá các quá trình sản xuất.
- Bù công suất phản kháng để cải thiện hệ số công suất.
Đồ án tốt nghiệp Chuyên đề : Chương trình
DSM
Sinh viên : Phạm Văn Lưu HTĐ3 – K47
- 133 -
- Thiết kế và vận hành kinh tế các trạm biến áp.
- với động cơ điện:
+ Giữ đúng lịch bảo hành.
+ Giảm hoặc tránh chạy non tải hoặc không tải.
+ Sử dụng các động cơ có công suất hợp lý.
+ Lắp đặt thêm ASD cho các động cơ lớn có phụ tải luôn thay
đổi.
+ Lắp đặt tụ bù cho các động cơ có công suất lớn.
- Hệ thống nước lanh:
+ Bảo qu
ản đúng quy định.
+ Vận hành thiết bị ở COP cực đại.
+ Sử dụng thiết bị có hiệu quả cao.
+ Bảo ôn mạng nước lạnh.
+ Phân cấp các máy nước lạnh.
+ Sử dụng hợp lý nguồn nước lạnh.
+ Cân bằng phụ tải trong hệ thống điều hoà không khí.
+ Tích trữ nước lạnh.
+ Sử dụng máy nước lạnh hấp thụ thay máy lạnh thông thường.
+
Điều chỉnh Entanpi.
- Hệ thống nén khí:
+ Hạn chế rỏ rỉ.
+ Chọn máy nén khí thích hợp.
+ Thiết kế hệ thống khí nén thích hợp (lựa chọn kích thước, bố
trí hệ thống đường ống hợp lý)
+ Vận hành tối ưu (giảm áp suất đầu ra, giảm nhiệt độ và độ ẩm
đầu vào).
+ Sử dụng máy nén khí nhiều cấp.
- Hệ thống chiếu sáng:
+ Sử dụng thi
ết bị đặt giờ khống chế cường độ sáng.
+ Dùng chao đèn có hiệu quả.
Đồ án tốt nghiệp Chuyên đề : Chương trình
DSM
Sinh viên : Phạm Văn Lưu HTĐ3 – K47
- 134 -
+ Cải thiện thông số phòng (giảm mức hấp thụ ánh sáng, giảm
độ treo cao đèn).
+ Dùng phương pháp chiếu sáng không đồng đều (theo nhiệm
vụ, điều kiện làm việc).
+ Tận dụng ánh sáng tự nhiên.
+Thường xuyên bảo dưỡng các hệ thống chiếu sáng.
1.2.3.ĐIỀU KHIỂN NHU CẦU DÙNG ĐIỆN CHO PHÙ HỢP VỚI KHẢ
NĂNG CUNG CẤP MỘT CÁCH KINH TẾ NHẤT
Điều khiển nhu cầu điện là chiến lược của DSM mà các giải pháp của
nó thực hiện với sự chủ động nhiều hơn từ phía các nhà cung cấp điện nhằm
làm thay đổi nhu cầu sử dụng điện năng phù hợp với khả năng cấp điện của
HTĐ.
1.2.3.1.Điều khiển trực tiếp dòng điện
Mục tiêu chính c
ủa giải pháp này là san bằng đồ thị phụ tải của hệ
thống điện nhằm giảm tổn thất, dễ dàng định được phương thức vận hành
kinh tế hệ thống, giảm nhẹ vốn đầu tư phát triển nguồn và lưới điện, cung cấp
điện cho khách hàng linh hoạt, tin cậy, chất lượng cao và giá rẻ.
a. Cắt giảm đỉnh (peak clipping)
Đây là biện pháp khá thông dụng
để giảm phụ tải đỉnh trong các giờ
cao điểm của hệ thống điện nhằm làm giảm nhu cầu gia tăng công suất phát
và tổn thất điện năng. Có thể điều khiển dòng điện của khách hàng để giảm
đỉnh bằng các tín hiệu điều khiển từ xa hoặc trực tiếp tại các hộ tiêu thụ.
Ngoài ra bằng chính sách giá điện cũng có th
ể đạt được mục tiêu này. Tuy
nhiên khi áp dụng biện pháp này các khách hàng thường được thoả thuận
hoặc thông báo trước để tránh những thiệt hại do ngừng cung cấp điện.
b. Lấp thấp điểm (Valley filling)
Đây là biện pháp truyền thống thứ hai để điều khiển dòng điện. Lấp
thấp điểm tạo thêm các phụ tải vào thời gian thấp điểm. Điều này đặ
c biệt hấp
dẫn nếu như giá điện cho các phụ tải dưới đỉnh nhỏ hơn giá điện trung bình.
Thường biện pháp này áp dụng khi công suất thừa được sản xuất bằng nhiên
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét